ХОЛОДИЛЬНЫЙ АППАРАТ С ТРУБЧАТЫМИ ИСПАРИТЕЛЯМИ Российский патент 2011 года по МПК F25B39/02 

Область техники

Настоящее изобретение относится к холодильному аппарату, у которого внутренняя холодильная камера охлаждается трубчатым испарителем, через который с помощью компрессора протекает циркулирующий хладагент и который содержит несущую пластину и расположенный на ней в теплопроводящем контакте трубопровод. Трубчатый испаритель, находящийся в тесном тепловом контакте с внутренней холодильной камерой, термически отделен от окружающей среды с помощью изоляционного слоя. Компрессор расположен вне изоляционного слоя и подводит к испарителю сжатый хладагент при температуре окружающей среды. При прохождении дроссельный участка испарителя давление хладагент уменьшается до низкого значения, вследствие чего температура кипения хладагента уменьшается до величины, существенно меньшей, чем температура окружающей среды. Возникающее при этом испарение хладагента способствует охлаждению внутренней камеры. Газообразный хладагент вытягивается компрессором через всасывающую трубку.

Уровень техники

В случае испарителей Roll Bond, которые соединены прокаткой и которые, в целом, состоят из двух металлических листов, в одном из которых выполнена извивающаяся трубка с хладагентом, рядом с выходным отверстием трубки с хладагентом выполнен сборный резервуар, который во время фазы останова компрессора улавливает не испарившийся хладагент и, тем самым, препятствует тому, чтобы хладагент, не испарившийся в трубке, далее вытеснялся из испарителя хладагентом, испаряющимся в трубке далее вверх по потоку, и нагнетался бы во всасывающую трубку. Выполнение такого сборного резервуара - также и в случае трубчатого испарителя - связано с большими затратами, так как для этого требуется плотно соединить множество трубчатых участков с различной шириной в свету. Вместо этого в обычных трубчатых испарителях нагнетательная трубка часто расположена непосредственно вверх по потоку от всасывающей трубки. До тех пор пока эта выходная трубка не полностью заполнена жидким хладагентом, и, таким образом, газообразный хладагент может проникать на нижнем, верхнем по потоку конце выходной трубки, пузырьки газообразного хладагента могут подниматься через жидкий хладагент, возможно имеющийся в трубке. Если же количество хладагента, собравшегося на нижнем по потоку конце испарителя, больше, чем вместимость выходной трубки, то жидкий хладагент попадает во всасывающую трубку и охлаждает ее вне изоляционного слоя. Это приводит, во-первых, к плохому тепловому коэффициенту полезного действия холодильного аппарата, а во-вторых, талая вода, которая осаждается снаружи на всасывающей трубке, может привести к повреждениям аппарата или проникнуть в изоляционный слой и таким образом нарушить его изоляционные свойства. Чтобы противостоять этой опасности, в настоящее время ограничивают количество хладагента в холодильном контуре холодильного аппарата, чтобы предотвратить то, что может собраться столько жидкого хладагента, чтобы выпускная трубка переполнилась. Однако такое ограничение также может и снизить коэффициент полезного действия холодильного аппарата.

Раскрытие изобретения

Задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы создать холодильный аппарат с трубчатым испарителем, в котором, несмотря на избыточное заполнение хладагентом, предотвращается опасность переполнения выпускной трубки.

Изобретение решает эту задачу таким образом, что в холодильном аппарате с трубчатым испарителем, который через всасывающую трубку соединен с компрессором и в котором трубка с хладагентом образует множество последовательно соединенных трубных петель и одну поднимающуюся выпускную трубку, соединяющую трубную петлю, лежащую дальше всего вниз по потоку, со всасывающей трубкой. При этом вместо обычного горизонтального расположения прямолинейных трубчатых участков отдельных трубных петель на заданном участке предусмотрено, что трубные петли имеют форму, поднимающуюся в направлении потока хладагента, причем заданная длина трубной петли в комбинации с ее поперечным сечением образует буферный объем, вследствие чего предотвращено переливание жидкого хладагента в выпускную трубку. Каждый участок трубной петли поднимающейся формы может накапливать жидкий хладагент и одновременно провести подаваемый газообразный хладагент над жидким хладагентом или же пропустить пузырьками через него, так что жидкий хладагент остается в опускающемся участке и не достигает выпускной трубки. Тем самым, объем трубчатого испарителя для жидкого хладагента существенно повышен, а опасность выдавливания жидкого хладагента во всасывающую трубку соответственно уменьшена.

При одинаковом поперечном сечении трубных петель и выпускной трубки особенно преимущественным будет, если трубные петли по меньшей мере на участке, соответствующем длине выпускной трубки, поднимаются в направлении потока хладагента.

Если каждая трубная петля известным образом имеет два прямых трубчатых участка, соединенных изогнутым участком, то в соответствии с первым вариантом реализации может быть предусмотрено, что прямые участки группы трубных петель, лежащей дальше всего вниз по потоку, проходят параллельно с наклоном. Тем самым, из двух параллельных прямых трубчатых участков каждой трубной петли один может накапливать жидкий хладагент.

Предпочтительно из двух прямых участков каждой трубной петли группы тот участок, который лежит дальше вниз по потоку, поднимается в направлении потока хладагента.

Согласно второму варианту реализации в группе трубных петель, лежащей дальше всего вниз по потоку, оба прямых трубчатых участка поднимаются в направлении потока хладагента. Таким образом, каждый прямой трубчатый участок может принять жидкий хладагент, а количество жидкого хладагента, которое приходится на каждый отдельный участок, является небольшим. Чем меньше это количество, тем сильнее может быть поток газообразного хладагента, который может течь по трубчатому участку, не вытесняя жидкий хладагент.

Для обеспечения высокой вместимости группа должна содержать множество трубных петель, выполненных так, как описано выше; предпочтительно группе принадлежат все трубные петли испарителя.

Разница по высоте между двумя концами каждого прямого трубчатого участка предпочтительно соответствует максимально половине своего среднего расстояния до соседних прямых трубчатых участков.

Краткое описание чертежей

Другие признаки и преимущества изобретения следуют из последующего описания вариантов реализации со ссылкой на прилагаемые фигуры.

На них показано следующее.

Фиг.1: схематичный вид холодильного аппарата по настоящему изобретению.

Фиг.2: разрез трубчатого испарителя согласно первому варианту реализации изобретения.

Фиг.3: аналогичный фиг.2 фрагмент разреза трубчатого испарителя согласно второму варианту реализации изобретения.

Осуществление изобретения

Фиг.1 показывает схематичный вид холодильного аппарата, с задней стороны, причем задняя стенка и изоляционный слой корпуса 1 аппарата не представлены, чтобы показать внутреннюю камеру 2 и расположенный на задней стенке внутренней камеры трубчатый испаритель 3.

В нижней задней области внутренней камеры 2 выполнена ниша для создатния рабочей камеры, в которую входят компрессор 4 и конденсатор 5. Компрессор 4, конденсатор 5 и трубчатый испаритель 3 соединены друг с другом с образованием контура хладагента.

Всасывающая трубка 6 проходит между правым верхним углом трубчатого испарителя 3 по существу вертикально вниз к компрессору 4. Напорная трубка 7 выходит из конденсатора 5 и проходит по большой части ее длины внутри всасывающей трубки 6 до верхнего правого угла испарителя 3, где она снова выходит из всасывающей трубки 6 и через дроссельный участок 8 входит в трубку хладагента испарителя 3. Трубка хладагента образует множество вертикальных ступенчатых последовательно соединенных трубных петель 9, которые имеют два прямолинейных трубчатых участка, которые соединены коленом 10 и проходят в противоположных направлениях. Расположенный вверх по потоку трубчатый участок каждый петли 9 обозначен поз.11, а расположенный вниз по потоку трубчатый участок каждой петли 9 обозначен поз.12. Самый нижний трубчатый участок 12 соединен с помощью по существу вертикальной выпускной трубки со всасывающей трубкой 6 на верхнем правом углу испарителя.

Как видно более отчетливо на представленном на фиг.2 разрезе трубчатого испарителя 3, из трубных петель 9 только та петля, которая лежит дальше всего вверх по потоку и непосредственно примыкает к дроссельному участку 8, имеет горизонтальные прямолинейные трубчатые участки 11'. Во всех трубных петлях 9, лежащих дальше вниз по потоку, прямолинейные трубчатые участки 11, 12 параллельны друг другу и слегка наклонены к стороне испарителя, обращенной от всасывающей трубки 6. Таким образом скопление 14 жидкого хладагента может накапливаться в самом глубоком участке каждой трубной петли 9, в начале трубчатого участка 12.

Если принять то, что скопления 14 жидкого хладагента имеют идеально ровную поверхность жидкости, то легко видно, что количество жидкости, которое может принять каждый трубчатый участок 12 так, чтобы при этом жидкость полностью не закрывала его поперечное сечение, должно быть максимальным в том случае, когда разница по высоте между двумя концами участка чуть меньше, чем диаметр трубчатого участка 11. Тогда скопление 14 жидкого хладагента может проходить по всей длине трубчатого участка 12 и почти до половины заполнять его объем. Если влияние поверхностного натяжения на форму поверхности жидкости пренебрежимо мало, то по причине небольшого поверхностного натяжения хладагента или большого диаметра трубки хладагента может быть целесообразным выбрать таким образом разницу по высоте между концами каждого трубчатого участка.

Если жидкий хладагент склонен к тому, чтобы по причине поверхностного натяжения закрывать свободное поперечное сечение трубки, то будет рациональным выбрать уклон участков 11, 12 чуть больше, чтобы гарантировать, что жидкий хладагент скопления 14 жидкого хладагента, который протекающим газом был вытеснен из самого глубокого участка, снова достаточно сильно устремляется к этому участку. Таким образом, в трубчатом участке 12 газ может проходить через жидкость, не вытесняя ее вниз по потоку. Разница по высоте может составлять несколько диаметров трубки.

Как в одном, так и в другом случае трубные петли могут накапливать значительное количество жидкого хладагента до того, как возникнет опасность того, что он во время фазы останова компрессора будет выталкиваться вниз по потоку хладагентом, испаряющимся далее вверх по потоку. Тем самым, большое количество хладагента может быть заполнено в контур хладагента, и при этом жидкий хладагент в таком количестве не может заполнить трубные петли 9, лежащие вниз по потоку, и что хладагент может заполнить выпускную трубку 13, соединяющую самую нижнюю трубную петлю 9 со всасывающим трубопроводом, и попадать во всасывающую трубку 6.

Фиг.3 показывает трубчатый испаритель 3 согласно второму варианту реализации изобретения. Всасывающая трубка 6, напорная трубка 7 и их ход до дроссельного участка 8 такие же, как и в первом варианте реализации, и поэтому их не требуется описывать заново. Два прямолинейных трубчатых участка 11, 12 трубных петель 9 в данном случае не параллельны, а проходят в направлении потока хладагента с подъемом, причем для ясности подъем на фигуре показан преувеличенно большим. Это дает обоим трубчатым участкам 11, 12 каждой трубной петли 9 возможность накапливать жидкий хладагент. Таким образом, количество жидкого хладагента, приходящееся на каждый трубчатый участок, будет небольшим, и еще больше будет снижена опасность того, что жидкий хладагент будет вытеснен вниз по потоку испарением, происходящим далее вверх по потоку.

Очевидно, что - в зависимости от заполнения контура хладагента хладагентом - возможно, не требуется оснащать все трубные петли поднимающимися трубчатыми участками, чтобы уловить жидкий хладагент, возможно скопившийся во время фазы останова компрессора. Поэтому в компрессоре могут быть скомбинированы также трубные петли с обычными горизонтальными трубными участками и таковые с поднимающимися трубными участками, причем в этом случае трубные петли с поднимающимися трубными участками должны быть предусмотрены в части испарителя вниз по потоку, чтобы иметь возможность улавливать и накапливать жидкий хладагент, вытекающий из расположенных вверх по потоку горизонтальных трубчатых участков.

В холодильном аппарате трубчатый испаритель (3) через всасывающую трубку (6) соединен с компрессором (4). Трубка с хладагентом трубчатого испарителя образует множество последовательно соединенных трубных петель (9) и одну поднимающуюся выпускную трубку (13), соединяющую трубную петлю (9), лежащую дальше всего вниз по потоку, со всасывающей трубкой (6). Трубные петли (9) по меньшей мере на одной длине, соответствующей длине выпускной трубки (13), имеют форму, поднимающуюся в направлении потока хладагента. Использование изобретения позволит обеспечить предотвращение опасности переполнения выпускной трубки. 8 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Холодильный аппарат с трубчатым испарителем (3), который содержит несущую пластину и расположенный на ней в теплопроводящем контакте трубопровод и который через всасывающую трубку (6) соединен с компрессором (4), причем трубка с хладагентом образует множество последовательно соединенных трубных петель (9) и одну поднимающуюся выпускную трубку (13), соединяющую трубную петлю (9), лежащую последней вниз по направлению потока, со всасывающей трубкой (6), отличающийся тем, что трубные петли (9) по меньшей мере на определенном участке поднимаются в направлении потока хладагента, причем благодаря длине трубных петель (9) в комбинации с поперечным сечением трубных петель (9) образуется приемный объем, который может служить буферным объемом для жидкого хладагента.

2. Холодильный аппарат по п.1, отличающийся тем, что трубные петли (9) по меньшей мере на участке, соответствующем длине выходной трубки (13), поднимаются в направлении потока хладагента.

3. Холодильный аппарат по п.1, отличающийся тем, что каждая трубная петля (9) имеет два прямых трубчатых участка (11, 12), соединенных изогнутым участком (10).

4. Холодильный аппарат по п.3, отличающийся тем, что прямые участки (11, 12) группы трубных петель (9), лежащей последней вниз по направлению потока, проходят параллельно с наклоном.

5. Холодильный аппарат по п.4, отличающийся тем, что из двух прямых участков (11, 12) каждой трубной петли (9) группы тот участок (12), который лежит ниже по направлению потока, поднимается в направлении потока хладагента.

6. Холодильный аппарат по п.3, отличающийся тем, что оба прямых участка (11, 12) группы трубных петель (9), лежащей последней вниз по направлению потока, поднимаются в направлении потока хладагента.

7. Холодильный аппарат по пп.4 и 5 или 6, отличающийся тем, что группа содержит множество трубных петель (9).

8. Холодильный аппарат по п.7, отличающийся тем, что группа содержит все трубные участки (9).

9. Холодильный аппарат по одному из пп.3-6, 8, отличающийся тем, что разница по высоте между двумя концами каждого прямого трубчатого участка (11, 12) соответствует максимально половине среднего расстояния до соседних прямых трубчатых участков (11, 12).